刘晶
中国联合工程公司 北京 100070
摘要：通过对电路理论和CAD技术的探讨，本文详细叙述了一种仿真分析法，这种方法非常适用于城市轨道交通牵引供电系统。它的好处有很多，例如此方法可以为城市轨道交通的新建和扩建方案进行论证设计并且还能够提供数据作为依据。此外仿真分析法已经有了成功案例，上海地铁的几条线路已经开始应用。我国上海某个建筑的牵引供电系统所得出来的结论与美国某个设计公司所得出的结论基本符合。
关键词：电路理论 新建与扩建 成功案例 技术参数
目前，不单我国，其他国家的相关城市规划人员也开始准备研制新型的城市快速轨道交通系统，这是每个国家都必须立刻解决的问题。只有这样，才能够满足广大群众出行的需要。作为市政府最重要的建设项目，它的工程规模很大、投资成本很高，并且施工时间很长。所以，在建设的每一步都需要专业人员进行反复比较，无论是经济上还是技术上都需要反复比对。以便于更快的完成任务。服务于人民。
一、电动车组的直流牵引计算
目前，我国在地铁电动车组的直流牵引计算还处于初级阶段，还需要不断地加强与进步。只有更加系列化和标准化，才能够提高牵引计算的工作效率和技术方面的水平。计算地铁的电动车组直流牵引的仿真模型时，务必注意几个问题。首先，一个短的站间距离对于运行区段中的启动和制动都起到了很大的作用，所以在其进行牵引计算时，务必要准确。第一，尽可能的减小隧道对建筑物的影响。第二，由于坡段之间的交叉坡段度数很大。并且还有限速的要求，所以在运行的时候一定要考虑曲段限速要求与实际运行速度之间的关系。用牵引计算的结果会直接作为直流牵引变电站的供电系统最开始的分析数据，对牵引计算的要求是，让其能够算出电动车组随时间而变化的行驶距离。还有从接触网所获取的电功率等等数据。根据上文分析得出，采用变步长积分对于分析牵引惰性动力是更有效果的。在现实运作的时候，根据不同的坡段采取相适应的加速度和惰性加速度是做出坡段与曲段之间的转换和提前选好制定距离得良好依据。以当前的速度进行处理这种方法，首先提升了计算精度缩短了运算时间，其次，还可以很好地模拟实际操作过程。并且这种方法也同样可以应用于轻轨的电动车组。
1.1工况的选取
采取斩波进行调速的电动车组，整个过程分为如下几个阶段第一，启动电动机车组时务必使其高于电机的额定电流。第二，只有当速度到达一定数字时，会进入一个恒定功率加速阶段，这个时候的温度是低于规定值的。第三，当速度达到一定高度时，电机达到额定时，应该让电机进入自然特性阶段。第四，只有进行初级或者高级磁场削弱时，才能够充分利用电机的容量进而提速。为了模拟司机的实际操作，在牵引计算的时候应该根据线路的纵断面资料进行选择。以前，经常会以均衡速度作为判断条件进行工况的选择。这是很麻烦的，必须得经过一系列的推算，不仅费时且费力。一个全新的名词摆在我们眼前，那就是牵引加速度和牵引惰性加速度。这里的牵引加速度意思是对于线路上，每一段交叉都引用牵引加速度的方法进行计算，一来描述牵引力与阻力的关系，再得出牵引力加速度。其优点有很多，例如它可以在程序运行之前，先得出对应面的加速度。根据这几种速度的研究，在加上运行速度的选取。这将在轨道交通直流牵引供电系统的仿真研究中具有很大的意义。
1.2 进站停车
在电动车组进入站台之前，务必提前采取动力制动。当车速低于某个值时，再进行空气闸瓦制动一直到其完全停车。提前计算出进站时制动点，这需要纵断面资料以及制动特性作为根据。假如，停车的位置速度很低很低的时候，则需要返回制动点。然后在按照原来的工况再运行一段，接着再从新的制动点进行实施制动，如此反复，一直到符合停车条件为止。用变步长寻点方法进行寻找制动点，可以有效加快仿真计算速度。
二、浅析直流牵引变电站供电系统
在建立仿真模型的时候，一定要注意一下几个问题。第一，车组的位置是在各电动车组运行时从接触网受取的功率而不断变化的。牵引供电系统是一个复杂的系统。目前，我国的大多数电动车组为斩波调速，以往的变阻调速在其运行的时候，与电动车组所收取的网功率与网压波动有很大关系。所受到的影响也是比现在的斩波调速大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，应用斩波调速的电动车组要将其所受到的功率作为负载源所对应的电路方程式。这样一个非线性的方程组就出现了。此文主要就是解决以上的两个问题。第一，建立一个仿真模型时，采用周期性处理将其转化为一个周期性常数。第二，在分析非线性电路方程式的时候，采用牛顿拉夫逊法进行分析。
2.1时变网络的周期性处理
电动车组在稳点运行的时候，电动车组依次从起点站上行或终点站下行，发车向终点站，或起点站运行。后续等时间间隔发出的电动车组将重复前一电动车组所经历的过程。所以，若想分析电动车组变化过程的函数不难发现这是一个周期性函数，周期为发车间隔确切地说，仿真模型的参数，如接触网，轨道的分段电阻和电动车组所受取的功率都是时间的周期函数，基于上述观点，建立这样的动态模型可以固定在一个周期内进行处理，城市轨道交通直流牵引可以固定在一个周期内进行处理。
2.2非线性电路方程组的数值计算
各个电动车组的负载电源为所受取的网功率。所以，通过对电路理论的分析可知，电压方程是一个非线性代数方程组，为了便于编程，本文采用牛顿，拉夫逊方法建立线性化友网络模型，并在该迭代模型上进行线性求解。
三、程序编制
在进行电动车组的直流性牵引计算程序时，务必要考虑牵引计算程序的通用性。编程伊始，首先要分析线路工程的纵断面电动车组的组合电气性。凭借数据和文件，先建立其它参数均为友好的人机界面进行输写。
3.1编制牵引变电站供电系统的程序分析
在考虑直流牵引变电站供电系统的分析程序流程框的通用性的情况下，编写程序的时候要考虑牵引变电站的位置直流输入电压和短路容量等等参数。除此之外，其它的参数都以友好的人机界面进行输入或者选取。这个牵引变电站供电系统的程序能够直接计算得出变电站馈线直流馈电开关接触网等电流容量。
3.2牵引供电系统的监视运行模式
更加清晰化的呈现出供电系统的仿真结果，可以让工作人员直接从图表中对此仿真结果进行分析与研究。省去很多繁琐的步骤。仿真程序含有曲线显示和图表绘制这两块。都可以通过图形的方式进行输出。
3.2.1图表绘制
根据功能性处理表的处理数据，可以通过实际线路的下行牵引计算，能够得出以时间为自变量的运行速度v、运行距离s，牵引电流I，网电流，以及网功率p。进一步对这些数据进行分析，就可满足不同的实际要求即把车站区间，站间距离，列车运行时间，站间技术速度牵引能耗，制动能耗，单位能耗等处理数据，分别列入功能性处理数据表中。
3.2.2各种曲线绘制
为了能让设计者了解电动车组在区间内牵引计算的运行结果，程序所配备的图形方式输出模块可以把电动车组的运行时分、速度、距离、牵引电流、网功率及网电流等相关数据以各种曲线显示，这其中有速度、距离、牵引电流、网功率曲线及其综合曲线。
四、结束语
只有建立一个清晰的数学模型，才能够更好地处理动态测试实验结果。通过此实验不难得出，此文所说的建立模型系统是合适的。因为仿真力值的大小和波形是已经知道的。所以从补偿结果来分析，此文所设计的动态滤波补偿器能够减小系统的上升时间，其所起到的补偿效果是明显的。
参考文献：
[1]李辉，徐炯，彭道刚. 城市轨道交通牵引供电系统动态运行仿真研究[J]. 电测与仪表，2016（11）
[2]高勇. 城市轨道交通直流牵引供电系统接地方案的研究[D].西南交通大学，2015
[3]赵麦丽. 城市轨道交通直流牵引供电系统有关技术研究[J]. 工程建设与设计，2017（06）
论文作者:刘晶
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：车组论文; 供电系统论文; 加速度论文; 变电站论文; 轨道交通论文; 功率论文; 速度论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;